EP0288090B1

EP0288090B1 - Vorrichtung zur Entlüftung von Kraftstofftanks

Info

Publication number: EP0288090B1
Application number: EP19880106880
Authority: EP
Inventors: Helmut Ing. Grad. Breitkreutz; Albrecht Dipl.-Ing. Clement; Dieter Dipl.-Ing. Mayer; Claus Dipl.-Ing. Ruppmann; Dieter Dipl.-Ing. Walz; Ernst Dipl.-Ing. Wild; Martin Dr. Ing. Zechnall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-01-26
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1991-09-25
Anticipated expiration: 2005-12-05
Also published as: DE3584257D1; JP2694123B2; EP0288090A2; EP0191170A1; JPH1068359A; EP0288090A3; JP2945882B2; JPH07293361A; DE3502573C2; EP0191170B2; EP0191170B1; DE3569143D1; DE3502573C3; JPS61175260A; DE3502573A1; JPH0759917B2; US4683861A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 <bzw. 15.> Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (US-A-4 275 697; US-A-4 013 054) werden die Zusammensetzung des Abgases erfassende λ-Sonden zur Steuerung von Tankentlüftungsventilen so eingesetzt, daß abhängig vom Signal der λ-Sonde ein solches Ventil kontinuierlich geöffnet bzw. geschlossen wird. Das Tankenlüftungsventil ist dabei jeweils zwischen einem Zwischenspeicher und dem Einlaß der Brennkraftmaschine angeordnet und elektrisch gesteuert; ein entsprechendes, jedoch pneumatisch gesteuertes Tankentlüftungsventil ist ferner bekannt aus DE-A-2 612 300.
Bemerkenswert ist aber bei allen bekannten Ausführungsformen von Tankentlüftungssystemen, die in Abhängigkeit zum Ausgangssignal einer λ-Sonde oder auch abhängig von einem Kraftstoffregelimpuls Tankentlüftungsventile ansteuern, daß eine Freigabe von Dämpfen aus dem Zwischenspeicher immer dann zugelassen wird, wenn sich aus dem Ausgangssignal der λ-Sonde eine magere Gemischzusammensetzung ergibt, während das Tankentlüftungsventil geschlossen oder nahezu geschlossen ist, wenn die λ-Sonde eine fette Gemischzusammensetzung anzeigt. Hierdurch soll eine ausgleichende Wirkung im Hinblick auf eine Verstetigung der Verhältnisanteile des der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Kraftstoffluftgemisches erzielt werden, wobei aber die Aufbereitung des Kraftstoffluftgemisches über die in beiden US-Patentschriften vorgesehene Vergasung durch die Tankentlüftungsmittel unbeeinflußt bleibt. Das bedeutet, daß bei Anzeige eines entsprechend mageren Gemisches durch die λ-Sonde die Anfettung gleichzeitig und daher parallel über das Gemischaufbereitungssystem und die Tankentlüftung erfolgt.
Unterschiedlich hierzu ist lediglich die Tankentlüftungsvorrichtung nach der US-A-4 275 697, die das in eine Taktimpulsfolge umgewandelte Ausgangssignal der λ-Sonde, welches ursprünglich dem Solenoid einer Steuerdüse im Vergaser zugeführt ist, um für ein möglichst stöchiometrisches Gemisch zu sorgen, parallel dazu benutzt, die Tankentlüftung immer dann abzuschalten oder auf minimale Werte zu halten, wenn entweder eine minimale oder eine maximale Kraftstoffzugabe über den Vergaser erfolgt. In diesen beiden Fällen soll die zusätzliche Tankentlüftung zu einer nicht wünschenswerten Überfettung des Gemisches führen; bei Normalbetrieb bleiben die zusätzlichen, aus der Tankentlüftung stammenden Kraftstoffmengen ohne größeren Einfluß und werden letztlich auch, nämlich indirekt über die Reaktion der λ-Sonde, in ihrer Einwirkung auf die Gemischzusammensetzung, wenn auch mit Zeitverzögerung und unter Umständen phasenverschoben, in etwa ausgeregelt.
Die genannten Veröffentlichungen sind Beispiele dafür, daß man bei dem Betrieb von Brennkraftmaschinen bestrebt ist, die sich aufgrund und Abhängigkeit bestimmter Parameter (Kraftstoff-Temperatur, -Menge, Dampfdruck, Luftdruck, Spülmenge...) bildenden Kraftstoffdämpfe nicht lediglich ins Freie zu entlüften, sondern der Brennkraftmaschine wieder zuzuführen; üblicherweise so, daß der erwähnte, mit Aktivhohle gefüllte Zwischenspeicher vorgesehen ist, der die sich bildenden Kraftstoffdämpfe, beispielsweise bei stehendem Fahrzeug, aufnimmt und über eine Leitung dem Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zuführt. Die bisher genannten Veröffentlichungen enthalten keine adaptiv lernenden Systeme für die Korrektur von Kraftstoffvorsteuergrößen. Eine solche adaptive Vorsteuerung wird beispielsweise in der DE 3341015 offenbart. Dort wird ein Lambda-Regelungsverfahren mit adaptiver Vorsteuerung beschrieben, in dem in Abhängigkeit vom vorliegenden Betriebszustand unterschiedliche Adaptionsvorgänge stattfinden. Das Problem der Adaptionsstörung durch die Tankentlüftung wird nicht betrachtet. Die US-A-4 467 769 beschreibt eine Lambda-geregelte Gemischbildung mit Tank-Entlüftung und adaptiver Korrektur von Vorsteuerwerten für die Kraftstoffzumessung. Die Tankentlüftung findet hier in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen jedoch nur in den Phasen statt, in denen die Adaption ruht. In diesem Zusammenhang ist es ferner bekannt, daß die Tankentlüftung nur bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zugelassen wird (s. Bosch "Motronic"- Technische Beschriebung C5/1 vom August 1981; DE-OS 28 29 958).
Der den Aktivkohlefilter enthaltende Zwischenspeicherbehälter ist in der Lage, Kraftstoffdämpfe bis zu einer bestimmten Maximalmenge zu speichern, wobei eine Spülung des Filters während des Motorbetriebes durch den von der Brennkraftmaschine entwickelten Unterdruck im Ansaugtrakt erfolgt, wozu das Filter eine Öffnung zur Außenluft besitzt. Notwendigerweise ergibt sich daher auch dann, wenn man nur bei bestimmten Betriebsbedingungen die Spülung des Zwischenspeichers zuläßt, ein zusätzliches, auf diese Tankentlüftung zurückzuführendes Kraftstoffluftgemisch, welches als nicht gemessenes oder mit sinnvollem Aufwand nicht meßbares Gemisch das normalerweise mit hohem Berechnungsaufwand sehr exakt erstellt Kraftstoffzumeßsignal - bei einer Kraftstoffeinspritzanlage die Dauer des Einspritzsteuerbefehls t_i - und die sich hierdurch ergebende, der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge verfälscht. Eine solche, insbesondere auch das Fahrverhalten unter bestimmten Bedingungen beeinflussende zusätzliche Kraftstoffmenge, die in den Extremfällen als Tankentlüftungsgemisch auch aus nahezu 100 % Luft oder 100 % Kraftstoffdampf bestehen kann, ist auch dann nicht akzeptierbar, wenn man den Einfluß dieser Störgröße durch pneumatische Stellglieder unmittelbar auf den von der Brennkraftmaschine entwickelten Saugrohrdruck bezieht oder die Zuführung des Tankentlüftungs-Gemisches durch eine elektronische Ein/Aus-Steuerung für besonders empfindliche Betriebszustände, etwa Leerlauf, völlig ausschließt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das in seinen Verhältnisanteilen bzw. seinen Mengen nicht vorgebbare Tankentlüftungs-Gemisch in einer solchen Weise dem Ansaugtrakt der jeweiligen Brennkraftmaschine zuführt, daß sich einerseits eine wirksame Entlüftung des Zwischenspeichers, andererseits aber kein störender Einfluß auf die unter der Führung einer λ-Regelung arbeitende Kraftstoffdosierung für die Brennkraftmaschine ergibt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 <bzw. 15> und hat den Vorteil, daß trotz des Umstandes, daß das Ausmaß des Tankentlüftungseinflusses sich einer rechnerischen Vorhersage entzieht, dennoch sowohl die eigentliche Kraftstoffdosierung auf den Tankentlüftungseinfluß abgestimmt werden kann als auch Maßnahmen getroffen werden, um bei den sogenannten adaptiv lernenden Systemen (adaptive Vorsteuerungssysteme) dafür zu sorgen, daß durch die nicht vermeidbaren, längerfristigen Abweichungen des Reglerausgangs bei Vorliegen einer Tankentlüftung, die insofern nur auf diesen zusätzlichen Einfluß zurückzuführen sind, an sich ungewollte Vorsteuer-Korrekturen nicht eingeführt werden, wodurch das Adaptionsverhalten insgesamt nachhaltig gestört werden würde.
Auf diese Weise gelingt es, auch den Tankentlüftungsbereich adaptiv vorzusteuern, wobei die TE bei Start, Schubabschaltung und bei inaktiver Lambda-Regelung auf einen Minimalwert gesetzt wird; ferner ist es möglich, eine Grenzwertregelung um den Grenzwert eines minimal zulässigen Adaptionswertes der Tankentlüftung einzuführen.
Grundsätzlich verursacht die durch die Tankentlüftung hervorgerufene Abweichung des Regelfaktors vom Sollwert ein Weglaufen eines Korrekturwerts, der im vorliegenden Fall allerdings mit Vorteil so in der Berechnung des normalen Einspritzsignals, hier bezogen auf eine Kraftstoffeinspritzanlage, berücksichtigt wird, daß unabhängig von Last und Drehzahl eine konstante Kraftstoff- bzw. Luftmenge kompensiert wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Einfluß der Tankentlüftung auf die Lambda-Regelung und die dazu gehörige Adaption der Vorsteuerung des Kraftstoffeinspritzsignals auszuschalten. Bei Veränderung in der Tankentlüftungs-Gemischzusammensetzung und bei Lastwechsel läßt sich daher eine Beeinträchtigung des Fahrverhaltens vermeiden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Hier ist vorteilhaft, daß das Tankentlüftungsventil in der Tankentlüftungsleitung zwischen Filter und Saugtrakt von einem zugeordneten Steuergerät periodisch angesteuert wird, wobei die Periode sich aus dem Wechsel zwischen Öffnen und Schließen des Ventils ergibt und durch eine Variation dieses Verhältnisses Öffnungsdauer zu Schließdauer (was dem Tastverhältnis der Tankentlüftungsansteuerung entspricht) eine entsprechende Verstellung der Tankentlüftung-Gemischmenge erzielt werden kann. Auf diese Weise kann über einen weiten Bereich in Abhängigkeit zum Lambda-Regelfaktor auch die Tankentlüftung im Sinne einer Regelung in das Gesamtverhalten der Brennkraftmaschine einbezogen und realisiert werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: stark schematisiert das Grundprinzip der Tankentlüftung mit Tankentlüftungsventil mit kontinuierlich änderbarem Öffnungsquerschnitt und elektronischem Steuergerät,
Fig. 2: ein Blockschaltbild einer adaptiven Tankentlüftungsregelung mit möglicher Einflußnahme auf die vom Kraftstoffdosiersystem der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge,
Fig. 3: Kurvenverläufe über der Zeit des Tankentlüftungsverlaufs, des Tastverhältnisses der Ansteuerimpulsfolge, der adaptiven Vorsteuerung bei Tankentlüftung und des Lambda-Regelfaktors und
Fig. 4: den Bereich der Tankentlüftungsadaption im Lastdrehzahldiagramm.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffbehälter oder Tank 10 gezeigt, der ausschließlich über ein in einem Zwischenspeicherbehälter 11 befindliches Aktivkohlefilter be-und entlüftet wird, wobei der aus dem Tank verdampfende Kraftstoff bis zu einer begrenzten Maximalmenge im Aktivkohlefilter gespeichert wird. Dieser gespeicherte Kraftstoff wird dann die laufender Brennkraftmaschine - in Fig. 1 ist lediglich der Ansaugbereich 12 mit Drosselklappe 12a dargestellt - in den Motor abgesaugt.
Die Zumessung des aus dem Bereich der Tankentlüftung abgesaugten Kraftstoffs oder des dort gebildeten, in seinen Verhältnisanteilen nicht bestimmbaren Kraftstoffluftgemisches erfolgt über ein spezielles Tankentlüftungsventil 13 so, daß in allen Betriebszuständen des Systems keine Beeinträchtigung von Fahrverhalten und Abgasverhalten und keine Beeinträchtigung der an der Kraftstoffzumessung beteiligten Regelkreise und adaptiver Systeme auftritt.
Die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 13 erfolgt auf dessen Magnetteil 13a von einer Steuerung Tankentlüftung (TE) 34, wobei diese eine Ansteuerimpulsfolge mit veränderbarem Tastverhältnis TV ausgibt, wodurch sich eine geeignete Variation des Öffnungsquerschnitts des Tankentlüftungssystems 13 einstellen läßt. Dabei kann die Kennlinie des Tankentlüftungsventils 13 zwischen Minimaldurchsatz Qmin und Qmax über dem Tastverhältnis angenähert linear, gegebenenfalls auch exponentiell verlaufen, was in die Berechnung einbezogen werden kann.
Die folgenden Angaben beziehen sich auf speziell numerische Daten eines geeigneten Tankentlüftungsventils mit in Abhängigkeit zum Tastverhältnis der Ansteuerimpulsfolge kontinuierlich veränderbarem Durchlaßquerschnitt.
Mit Vorteil basiert das Tankentlüftungsventil auf dem Hubmagnetprinzip, welches im stromlosen Zustand offen ist und einer geeigneten Taktfrequenz-Impulsfolge von 10 Hz angesteuert wird. Hierbei ergibt sich dann bei einem Druckunterschied Δp = 20 mbar ein Maximaldurchsatz von 2<Q≦4 m³/h und ein Minimaldurchsatz beim gleichen Druckunterschied von 0<Q≦0,1 m³/h, wobei bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die über das Tastverhältnis herstellbare Variation zwischen Qmin und Qmax im Verhältnis 1:20 liegen kann.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die nachfolgenden Ausführungen sich im wesentlichen auf die Anwendung der Tankentlüftung auf eine Kraftstoffeinspritzanlage beziehen, so daß im folgenden für die Einspritzung gebräuchliche Bezeichnungen verwendet werden. Hierdurch wird die Erfindung jedoch nicht auf die Zuordnung zu einer Kraftstoffeinspritzanlage eingeschränkt, sondern umfaßt Anwendungsmöglichkeit bei beliebigen Kraftstoffzumeßeinrichtungen für Brennkraftmaschinen.
Die Grundfunktion einer Kraftstoffeinspritzanlage kann daher so verlaufen, daß für die Erstellung des Kraftstoffzumeßsignals in Verbindung mit einem Lambda-Regelkreis in einer Multiplizierstufe, ausgehend von dem Ausgangssignal eines dargestellten Lastsensors, beispielsweise eines Luftmengenmessers, und eines Drehzahlgebers ein Lastsignal, nämlich ein Einspritzzeitdauersignal t_L erzeugt und einer weiteren, nachgeschalteten Multiplizierstufe, letztlich für die Ansteuerung des oder Einspritzventile, zugeführt wird. Die zweite Multiplizierstufe korrigiert die Einspritzzeitdauer mit einem Korrekturfaktor F_R, der als Lambda-Korrekturfaktor hinter einem Vergleicher aus dem von der Lambda-Sonde erzeugten Lambda-Istwert und einem Lambda-Sollwert von einem Lambda-Regler 22 erzeugt wird, der in Fig. 2 gezeigt ist.
Der Erfindung gelingt es nun, auch die Tankentlüftung TE ergänzend adaptiv auszubilden, mit anderen Worten, die an der Tankentlüftung beteiligten Komponenten, Schaltmittel, Regel- und Steuerungsabläufe sind so beschaffen, daß das, was die Tankentlüftung an zusätzlichem Gemisch für die Brennkraftmaschine bringt, bei der eigentlichen Gemischbildung wieder abgezogen wird, was sich als besonderer Vorteil bei solchen Gemischaufbereitungssystemen und Kraftstoffeinspritzanlagen ergibt, die selbst über eine adaptive Vorsteuerung zur Lambda-Regelung verfügen und bei denen daher die Tankentlüftung gewisse Schwierigkeiten deshalb bereiten kann, weil diese adaptive Vorsteuerung (Grundadaption) üblicherweise die längerfristigen Abweichungen des Reglerausgangs (Lambda-Regler) als Maß für eine Korrektur der Vorsteuerung benutzt - die Erfindung ermöglicht die Beibehaltung der Vorteile einer Adaption der Vorsteuerung in deren Ausdehnung.
Im Blockschaltbild der Fig. 2 ist daher schematisch und ohne auf spezielle Detaillösungen einzugehen, im oberen Bereich der Lambda-Regelkreis für die Gemischaufbereitung, beispielsweise durch eine Kraftstoffeinspritzanlage mit Grundadaption dargestellt und im unteren Teil die Erweiterung dieses Grundprinzips auf eines adaptive Vorsteuerung der Tankentlüftung.
In Fig. 2 erzeugt der der Istwert-Sollwertvergleichsstelle 20 für das Ausgangssignal der Lambda-Sonde nachgeschaltete Lambda-Regler 22 den Lambda-Korrekturfaktor F_R, der zu einer Eingriffsstelle 19 führt, wo, multiplikativ und additiv, vorzugsweise multiplikativ, eine von anderen Komponenten des Gemischaufbereitungssystems, beispielsweise Kraftstoffeinspritzanlage, erzeugte effektiv Einspritzzeitdauer t_L · π_i · F_i zugeführt ist.
Ein weiterer Eingriff in die Einspritzzeitdauer erfolgt dann bein 30; dieser Eingriff dient bzw. ist repräsentativ dargestellt zur Anpassung der Vorsteuerung (Grundadaption). Hierzu wird das Ausgangssignal F_R des Lambda-Reglers 22 über einen Tiefpaß 23 geglättet, also einer Mittelwertbildung unterworfen und das geglättete oder Mittelwertsignal F _R des Korrekturfaktors wird nach einer Vergleichsstelle 31 über einen Schalter S3 zum Grundadaptionsblock 32 geführt, der üblicherweise ein Regler ist. In einem nachgeschalteten Multiplizierblock 33 erfolgt noch eine Multiplikation mit einem normierten Drehzahlwert; auch können nichtdargestellte Speicher vorgesehen sein, die den Wert der Vorsteuergrundadaption beispielsweise für Zeiträume zwischenspeichern, während welcher ein Lambda-Signal, etwa wegen inaktiver Lambda-Sonde, nicht zur Verfügung steht.
Der Regler 32 für die Grundadaption verstellt seine Ausgangsgröße für den an der Eingriffsstelle 30 sich ergebenden, von ihm herrührenden multiplikativen oder additiven Faktor so lange, bis der Mittelwert der Ausgangsgröße des Lambda-Reglers 22 dem an der Vergleichsstelle 31 anliegenden Sollwert, der vorzugsweise den neutralen Wert 1 annimmt, entspricht. Es versteht sich, daß diese Vorsteuerungs-Grundadaption verschiedene Korrekturwerte - drehzahlproportional, drehzahlunabhängig, die je nach Lastzustand der Brennkraftmaschine additiv oder multiplikativ korrigierend in die errechnete Einspritzzeitdauer eingreifen, umfassen kann, was nicht dargestellt ist.
Die adaptive Vorsteuerung der Tankentlüftung, die der Vorsteuerungsadaption der Einspritzzeitdauer zugeordnet ist, umfaßt zunächst eine Logikschaltung oder Ablaufsteuerungsschaltung, die bei 34 repräsentativ für alle denkbaren Ausführungsformen, auch in softwaremäßiger Ausführung, dargestellt ist, sowie einen zugeordneten Block 35 für die TE-Adaption, der alternativ über den schon erwähnten Schalter S3 vom Mittelwert des Lambda-Korrekturfaktors F _R beaufschlagt ist. Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Regelfaktor F_R benutzt, um auf die Tankentlüftung einzugreifen, wobei eine Adaption natürlich auch auf den Lastwert t_L, beispielsweise additiv, denkbar wäre.
Ferner gelangen zum Block 35 zur TE-Adaption Angaben vom Block 34 der Ablaufsteuerung TE, hauptsächlich über das Tastverhältnis der Ansteuerimpulsfolge für das Tankentlüftungsventil 13, aktive Lambda-Regelung, übergang auf Vorsteuer-Kennfeld u. dgl. Über einen Grenzwerterfassungsblock 36 ergibt sich vom Ausgang des TE-Adaptionsblocks 35, an welchem ein Wert der adaptiven Vorsteuerung bei Tankentlüftung (ATE) anliegt, eine Mitteilung darüber, ob dieser Korrekturfaktor ATE (Adaptionswert) einen negativen Schwellwert (ATEmin) oder einen positiven Schwellwert ATEpos erreicht hat, welche Schwellwerte auch als Fettanschlag bzw. Mageranschlag bezeichnet werden können. Der Adaptionswert ATE gelangt über eine Zwischenmultiplizierstufe 37, an welcher wiederum, damit die beiden Eingriffswerte der Grundadaption und der TE-Adaption gleichwertig sind, ein normierter Drehzahlwert zugeführt wird, sowie über einen Schalter S4 zu einer weiteren Eingriffsstelle 38 im Verlauf der t_i-Aufbereitung, wo multiplikativ oder additiv eingegriffen werden kann.
Nachgeschaltet ist dann noch eine Multiplizierstufe 39 mit einem Drehzahlwert n, so daß sich an einer Additionsstelle 40 eine Kraftstoff/Zeit-Luftmasse/Zeit-Gemischangabe ergibt, der dann an der Stelle 41 noch das TE-Gemisch zugeführt wird.
Dabei kann die das TE-gemischführende Tankentlüftungsleitung vom Tankenlüftungsventil 13 vor der Drosselklappe an den Saugtrakt der Brennkraftmaschine angeschlossen sein, wodurch die Menge des abgesaugten TE-Gemisches bei gleichbleibendem Querschnitt des TE-Ventils 13 in etwa konstant bleibt, da der Unterdruck vor der Drosselklappe in etwa konstant ist und die Menge mit der Wurzel des Unterdrucks anwächst. Tatsächlich variiert der Unterdruck etwas über Last und Drehzahl auch vor der Drosselklappe, so daß die Öffnung des TE-Ventils 13 im weiter vorn schon erwähnten Kennfeld KFTE = f (n, t_L) etwas korrigiert werden muß, um eine konstante Menge Q_TE zu erreichen. Eine konstante Menge ist auch für die adaptive Steuerung hilfreich, da sie durch einen additiven Korrekturwert kompensiert werden kann. Wie erwähnt gelten daher die folgende Gleichungen:

${Δp = p}_{LUFT} {- p}_{DK}$

$Q_{TE} {= const · TVTE · (Δp)}^{1/2}$
Bei einer ebenfalls möglichen Einleitung des TE-Gemisches hinter der Drosselklappe - hierauf wird weiter hinten noch anhand einer Tabelle eingegangen - ins Saugrohr würde der Unterdruck und damit die Menge wesentlich stärker variieren, so daß gerade im Leerlauf, wo die Tankentlüftung besonders störend sein kann, diese TE-Menge am größten wäre und bei steigender Last, wo sie immer weniger stört, als Spülmenge immer geringer würde.
Unter Zugrundelegung des Blockschaltbilds der Fig. 2 gelten folgende Grundfunktionen.
Die Abweichung des Lambda-Regelfaktors vom Sollwert F_R = 1 verursacht ein Weglaufen eines Korrekturwertes, der in die Berechnung des Einspritzsignals additiv zur Luftmenge eingerechnet wird, wie weiter vorn erläutert, so daß unabhängig von Last und Drehzahl eine konstante Kraftstoff- bzw. Luftmenge kompensiert wird (adaptive Vorsteuerung). Entsprechend dem Blockschaltbild der Fig. 2 ergibt sich dann für

$t_{i} {= (t}_{L} {+ATE·n}_{o} {/n)·π}_{i} F_{i} +TVTE$
Die Tankentlüftung wird bei Start, bei Schubabschalten und bei inaktiver Lambda-Regelung auch einen Minimalwert gesetzt; ein definiertes Gemisch soll Start und Wiedereinsetzen nach Schubabschalten ermöglichen.
Der weitere Ablauf der adaptiven Vorsteuerung bei Tankentlüftung entsprechend dem Blockschaltbild der Fig. 2 unter Einbeziehung der Angaben aus dem Vorsteuerkennfeld wird im folgenden anhand der Kurvenverläufe der Fig. 3 "Zeitablauf der Tankentlüftung" genauer erläutert: diese Funktionsangaben sind daher Teil der erfinderischen Gesamtkonzeption für die Tankentlüftung.
Ist die Lambda-Regelung aktiv, also der Schalter S5 vor dem Lambda-Regler 22 geschlossen, wobei ein entsprechendes Signal auch zur Ablaufsteuerung 34 gelangt, dann setzt die TE-Steuerung weich ein und das Tastverhältnis der Tankentlüftung TVTE wird, wie bei b) in Fig. 3 gezeigt, rampenförmig, jedoch mit Änderungsbegrenzung 1, von einem vorgegebenen Minimalwert TVTEmin1 ausgehend erhöht. Die Steigung des Tastverhältnisses der Ansteuerimpulsfolge für das TE-Ventil ist dabei so gewählt, daß die weiter unten noch zu erläuternde Vorsteuerung die sich hierdurch ergebende Störung im Gemischhaushalt der Brennkraftmaschine rechtzeitig kompensieren kann.
Die durch diese Änderung hervorgerufene Abweichung des Lambda-Regelfaktors - vergleiche den Kurvenverlauf bei a), wo zu dem Zeitpunkt der TVTE-Erhöhung von einem Kraftstoffanteil im TE-Gemisch von 100 % (voraussetzungsgemäß) ausgegangen wird, vom Sollwert F_R = 1 (vergleiche Kurvenverlauf d) bei Fig. 3 in Richtung fett verursacht das Weglaufen des Korrekturwertes, der dann so in die Berechnung des Einspritzsignals eingerechnet wird, daß unabhängig von Last und Drehzahl eine konstante Kraftstoff- bzw. Luftmenge kompensiert wird, so daß sich die adaptive Vorsteuerung bei Tankenlüftung ergibt - s. auch den Verlauf des Adaptionswertes ATE bei c) in Fig. 3, der bis auf einen maximalen negativen Wert ATEmax ansteigt und so, wie weiter vorn im Blockschaltbild der Fig. 2 schon erläutert, als adaptive Vorsteuerung bei Tankentlüftung auf die Lambda-Regelung einwirkt.
Das Tastverhältnis wird so lange erhöht, bis der Adaptionswert ATE einen minimalen negativen Schwellwert ATEmin, der auch als Fettanschlag bezogen auf den Adaptionswert, bezeichnet werden kann, erreicht hat. Anschließend setzt eine Grenzwertregelung ein. Vorher kann im übrigen das Tastverhältnis TVTE bei t₁ schon einen Vorsteuer-Anschlagwert erreicht haben, der sich aus dem Vorsteuerkennfeld ergeben kann; daher wird das Tastverhältnis bis zum Zeitpunkt t₂, bei welchem der negative Schwellwert ATEmin erreicht ist, nicht mehr verändert. Anschließend, also ab t₂, wird das Tastverhältnis TVTE dekrementiert, bis die erwähnte Schwelle wieder (in positiver Richtung) unterschritten wird. Von da an wird im Tastverhältnis wieder inkrementiert, bis die Schwelle wieder in negativer Richtung überschritten wird usw. Auf diese Weise ergibt sich um den negativen Minimalwert eine Dauerschwingung (Grenzwertregelung), wobei die Änderungsbegrenzung in der Verstellung des Tastverhältnisses wie ein Integral-Anteil (ITE) wirkt, daher ergibt sich

${TVTE = KFTE(n,t}_{L}) - ITE(ATEmin)$
Im allgemeinen nimmt zunehmender Betriebsdauer der Kraftstoff aus dem Zwischenspeicher ab, so daß bei dieser Grenzwertregelung der Vorsteuerwert aus dem Kennfeld erreicht wird und daher das Tastverhältnis während einer vorgegebenen Zeitdauer, währen welcher der Adaptionswert ATE vom negativen Anschlag in positiver Richtung läuft, konstant bleibt.
Erreicht der Adaptionswert einen positiven Schwellwert ATEmax, dann bedeutet dies, daß das Filter ausreichend gespült ist - die beiden Schwellwertangaben gelangen über den Schwellwertblock 36 zur Ablaufsteuerung 34 - und das Tastverhältnis wird dann, nämlich ab dem Zeitpunkt t₃ schrittweise auf einen zweiten Minimalwert TVTEmin2 gefahren.
Gleichzeitig und nach Erreichen dieses Minimalwertes ist es dann möglich, die Grundadaption über dem Block 32 (= Adaption ohne TE) durch Umschalten des Schalters S3 für eine vorgegebene (programmierbare) Zeit (in der Größenordnung von einigen Minuten) freizugeben.
Nach Ablauf dieser Zeit wird das TE-Gemisch überprüft, indem der soeben erläuterte Steuerungsablauf durch den Block 34 mit dem Aufregeln des Tastverhältnisses von vorn beginnt - hierbei ist noch darauf hinzuweisen, daß die Abregelung des Tastverhältnisses mit einer Änderungsbegrenzung 2 auf den Minimalwert TVTEmin2 erfolgt, die eine schnellere Veränderung des Tastverhältnisses auf kleine Durchlaßquerschnitte des Tankentlüftungsventils ermöglicht.
Diese Adaption der Tankentlüftungsvorsteuerung beschränkt sich zweckmäßigerweise auf einen Last-Drehzahl-Bereich, der nur unterhalb Luftmengenschwelle wirksam ist, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, da sie nur in diesem Bereich genau genug zu berechnen ist. Im übrigen wird der adaptierte Wert ATE zweckmäßigerweise nur bei laufendem Motor in einem nicht erwähnten, dem Block 35 der TE-Adaption zugeordneten Speicher gespeichert - zur Anwendung etwa bei zwischenzeitlich inaktiver λ-Sonde-, bei Abstellen des Motors wieder gelöscht.
Oberhalb des in Fig. 4 angegebenen Bereichs wird die TE-Vorsteuerungsadaption unterbrochen, und der letzte adaptierte Wert ATE wird in dem nicht dargestellten, dem Block 35 zugeordneten Speicher zwischengespeichert. Oberhalb des Wirksamkeitsbereichs der TE-Vorsteuerungsadaption entsprechend Fig. 4 kann über das Kennfeld KFTE so viel Tankentlüftungsgemisch ausgegeben werden, daß der Einfluß auf die Lambda-Regelung vernachlässigt werden kann (die TE-Menge ist proportional zur Luftmenge), so daß in diesem Teilbereich Grundadaption auch während der Tankentlüftung wirksam sein kann - mit anderen Worten, der Schalter S3 ist in diesem Fall auf den Block 32 geschaltet, was ebenfalls von der Ablaufsteuerung 34 durch Auswertung entsprechender Last- und Drehzahlangaben erfolgen kann.
Die auf der nächsten Seite 11 angegebene Ablaufsteuerung für die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils in Form eines Flußdiagramms gibt die Funktion der Ablaufsteuerung 34 in Software-Begriffen an. Es versteht sich daher, daß, obwohl die Erfindung zum besseren Ver

ständnis anhand eines Blockschaltbilds unter Verwendung von Einzelkomponenten erläutert wurde, auch eine softwaremäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung mittels eines Mikrorechners oder Mikrocomputers ohne weiteres innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegt und durchgeführt werden kann; eine solche Ausführungsform stellt für den Fachmann auf dem Gebiet der Kraftstoffzumessung bei Brennkraftmaschinen kein Problem dar, da er notfalls auch Fachleute auf dem Gebiet der Datenverarbeitungstechnik heranziehen kann.
Folgende Varianten der Vorsteuerung der Tankentlüftung seien noch erwähnt und sind im übrigen in der auf Seite 24 in Form einer Tabelle übersichtlich zusammengefaßt.

1. Zur Erzielung einer konstanten TE-Menge pro Zeit (Variante 1.1) wird die Tankentlüftungsleitung vor der Drosselklappe dem Ansaugtrakt zugeführt, wie weiter vorn schon erläutert. Da in diesem Fall die Menge des abgesaugten TE-Gemisches bei gleichbleibendem Querschnitt des Tankentlüftungsventils in etwa konstant ist, braucht dieses, um die weiter vorn erwähnten Funktionen und Werte zu realisieren, nur eine vergleichsweise kleine Variationsfähigkeit aufzuweisen, zur Einhaltung der Minimal- und Maximalwerte, die bei etwa 1:20 liegt.
Die weiteren Alternativen der Vorsteuerung sind nach den verschiedenen Bewertungskriterien in Form der weiter vorn schon erwähnten tabellenartigen Entscheidungsmatrix zusammengefaßt (S. 24).
2. Um einen konstanten relativen TE-Fehler zu erzielen (Var. 1.2), wird auch hier die Tankentlüftung vor der Drosselklappe eingeleitet. Das Kennfeld wird so ausgelegt, daß die TE-Menge proportional zur Luftmenge ist (bis zu einer bestimmten maximalen Luftmenge, ca. das 10 fache der Leerlaufmenge). Dann ist der relative Fehler in diesem Last- und Drehzahlbereich konstant. Allerdings ist die Spülmenge im Leerlaufgebiet relativ klein; mit:

${KFTE ∼ (Δp)}^{-1/2} {·Q}_{L}$
Variation 1:8

folgt:

$Q_{TE} {= const·Q}_{L}$
3. Zur Erzielung einer konstanten TE-Menge pro Umdrehung (Var. 2.1) müßte die Einleitung der Tankentlüftung hinter die Drosselklappe im Saugrohr erfolgen, wobei jedoch der Unterdruck wesentlich stärker variieren würde. Bei steigendem Unterdruck ist dann die Strömung nicht mehr laminar, sondern auf jeden Fall turbulent, bis zum Erreichen des kritischen, Druckverhältnisses, bei dem die Strömung die Schallgeschwindigkeit erreicht; bei überkritischem Druckverhältnis ist dann die Menge konstant. Die Berechnung hierfür ist komplex, und die folgenden Angaben stellen lediglich eine grobe Abschätzung dar, die auf der Annahme beruhen, daß die Gleichung nach Bernoulli gilt.
Dabei muß einerseits das TE-Ventil eine wesentlich größere Variation bewältigen, um die obengenannten Minimal- und Maximalmengen einzuhalten, und zwar eine Variation von 1:110; wegen Q_TEmin/max = 1/20; Δp_min/max = 30/900.
Andererseits müßte, um zu erreichen, daß der Fehler durch die Tankentlüftung pro Umdrehung konstant ist, das Tankentlüftungskennfeld eine größere Variation aufweisen, was für eine additive Adaption - hier additiv auf t_L) hilfreich ist.
Es gilt dann näherungsweise:

$Q_{TE} {= const·KFTE(Δp)}^{1/2}$

${Δp = p}_{LUFT} {- p}_{SAUG}$

30 < Δp < 900 mbar

mit KFTE ∼ (Δp)^-1/2/n Variation 1:22 (bei Variation Drehzahl 1:4)
folgt: Q_TE = const/n → Δt_L = const
4. Zur Erzielung eines konstanten Vorsteuerwerts (Variante 2.2)erfolgt die Einleitung der Tankentlüftung ebenfalls im Saugrohr, also hinter der Drosselklappe, wobei bei der einfachsten Vorsteuerung, einem Festwert anstelle des Kennfeldes, Unterdruck und damit die Menge viel stärker variieren würden, so daß gerade im Leerlauf-und Anfahrt-Bereich, wo die Tankentlüftung besonders stört, die Tankentlüftungsmenge am größten wäre, und bei steigender Last, wo die Tankentlüftung immer weniger stört, die Spülmenge immer geringer würde, wie es aus dem seitherigen System bekannt ist. Der Fehler wäre in einem luftmengenmessenden System von verschiedenen Größen wie Last (aus Luftmenge) und Drehzahl abhängig; eine Adaption daher besonders aufwendig, wobei näherungsweise gilt:

Q_TE = const·(Δp)^1/2

Dabei sind die Varianten 1.1 und 1.2 für Systeme geeignet, die einen näherungsweise konstanten Druckabfall vor der Drosselklappe erzeugen (Luftmengenmesser mit Stauklappe). Systeme mit vor allem im Leerlauf sehr kleinem Druckabfall (HLM, Alpha/n, P/n) sind nur mit Variante 2.1 abzudecken. Wenn diese Variante 2.1 der Vorsteuerung der TE gewählt werden muß (additiv auf t_L), sind entsprechende Maßnahmen einzusetzen. Die Einrechnung der TE-Adaption erfolgt dann additiv auf t_L, der Adaptionsbereich ist dann durch eine t_L-Schwelle nach oben zu begrenzen.

Claims

Verfahren zur Entlüftung von Kraftstofftanks bei Brennkraftmaschinen o. dgl., deren Gemischzusammensetzung durch eine Lambdaregelung mit Vorsteueradaption bestimmt wird, und bei dem die im Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe in einem Aktivkohle-Filterbehälter gesammelt und als Tankentlüftungsgemisch (TE-Gemisch) in Abhängigkeit zu ausgewählten, mindestens das Ausgangssignal einer Lambdasonde umfassenden Betriebsbedingungen, durch kontinuierliche Veränderung des Durchlaßöffnungsquerschnittes eines zwischen den Zwischenspeicher und die Brennkraftmaschine geschalteten, elektrisch gesteuerten Tankentlüftungsventils, gesteuert zur Brennkraftmaschine abgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet,
- daß zur Kompensation des Einflusses des Tankentlüftungsgemisches auf die Zusammensetzung des Gesamtgemisches ein Adaptionsfaktor (ATE) als Funktion des gemittelten Lambda-Regelfaktors gebildet wird,

- daß der Adaptionsfaktor (ATE) die Grundeinspritzmenge additiv oder multiplikativ beeinflußt,

- der Adaptionsfaktor (ATE) mit einem oder mehreren Werten verglichen wird (36)

- und je nach Ergebnis des Vergleichs eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Durchlaßöffnungsquerschnittes des TE-Ventils vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die adaptive Tankentlüftung durch Beeinflussung des berechneten Wertes der Kraftstoffmenge ferner von der Last (t_L) und/oder der Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine im Sinne einer Beschränkung auf einen vorgegebenen Last-Drehzahl-Bereich abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaption multiplikativ oder additiv pro Zeit auf Luftmenge (Q_L) erfolgt oder additiv auf Einspritzmenge/Hub bzw. auf Lastsignal (t_L).
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmten Werten von Luftmengendurchsatz und Drehzahl das gemittelte Ausgangssignal als λ-Regelfaktor F _R des λ-Reglers (22) zwischen einem Grundadaptionsblock (32) für die adaptive Korrekturbeeinflussung der errechneten Kraftstoffmenge und einem Tankentlüftungs-Adaptionsblock (35) für die Herausgabe eines Adaptionswertes (ATE) der Tankentlüftung umschaltbar ist, so daß Grundadaption durch die Tankentlüftung unbeeinflußt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaufsteuerschaltung (34) für die adaptive Vorsteuerung bei Tankentlüftung vorgesehen ist, die auch den Tankentlüftungs-Adaptionsblock (35) ansteuert, von dem ausgehend der Vorsteueradaptionswert (ATE) in den Berechnungsablauf für die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge eingreift, so daß unabhängig von Last und Drehzahl eine konstante Kraftstoff- bzw. Luftmenge pro Zeit kompensiert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei vorgegebenen Maximal- und Minimalwerten (ATE_max, ATE_min) des adaptiven Vorsteuerkorrekturwertes bei Tankentlüftung (ATE) ansprechender und die Ablaufsteuerschaltung (34) im Sinne einer entsprechend gerichteten Veränderung des Tastverhältnisses (TVTE) ansteuernder Grenzwerterfassungsblock (36) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktiver λ-Regelung das Tastverhältnis (TVTE) der Ansteuerimpulsfolge für das Tankentlüftungsventil (13) rampenförmig mit vorgegebener erster Änderungsbegrenzung von einem Minimalwert (TVTE_min1) ausgehend erhöht wird, bis zum Erreichen eines negativen maximalen Schwellwerts ATE_min des Adaptionswerts (ATE) mit sich hieraus ergebender Reduzierung des Tastverhältnisses der Ansteuerimpulsfolge bis zur Unterschreitung des Schwellwerts und sich daran anschließender allmählicher Erhöhung zur Bildung einer Dauerschwingung um den negativen minimalen Schwellwert (ATE_min) - Grenzwertregelung.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei durchlaufendem Anstieg des Adaptionswerts (ATE) vom negativen Anschlag in positiver Richtung das Tastverhältnis (TVTE) der Ansteuerimpulsfolge auf einem vorgegebenen, vorzugsweise aus dem Vorsteuerkennfeld stammenden Wert konstant gehalten und bei Erreichen eines positiven maximalen Anschlagswerts (ATE_max) eine Änderung des Tastverhältnisses, vorzugsweise mit zweiter steilerer Änderungsbegrenzung, eingeleitet wird, mit gleichzeitiger Freigabe der Grundadaption im λ-Regelkreis der Kraftstoffmengenberechnung, insbesondere Einspritzsignalberechnung.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Freigabe der einer Adaption ohne Tankentlüftung entsprechenden Grundadaption für eine fest vorgegebene, programmierbare Zeit eine erneute Überprüfung des Tankentlüftungsgemisches durch Aufregelung des Tastverhältnisses erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tankentlüftungs-Vorsteuerungsadaption auf einen vorgegebenen, unterhalb einer bestimmten Luftmengendurchsatzgrenze und unterhalb einer bestimmten Drehzahlgrenze wirksamen Last-Drehzahlbereich beschränkt ist und oberhalb dieses Bereichs bei Unterbrechung der Tankentlüftungs-Vorsteuerungsadaption und Freigabe der Grundadaption für die Kraftstoffmengenberechnung die Bestimmung des Tastverhältnisses für die Freigabe des Tankentlüftungsgemisches über das gespeicherte Kennfeld in Abhängigkeit zur Drehzahl und Last erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang aus dem Bereich der Tankentlüftungs-Vorsteuerungsadaption in den gesteuerten Kennfeldbereich der Tankentlüftungsgemischzugabe eine Zwischenspeicherung des letzten Adaptionswertes (ATE) erfolgt, mit welchem die adaptierte Tankentlüftungsvorsteuerung nach Rückkehr in den Adaptionsbereich einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tankentlüftungs-Gemisch-Menge proportional zur Luftmenge gebildet wird und die Adaption multiplikativ wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tankentlüftungs-Gemisch-Menge unabhängig von der Drehzahl additiv pro Hub gebildet wird und die Adaption additiv auf das berechnete Vorsteuer-Einspritzsignal (t_L) wirkt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Adaption nach oben durch eine t_L-Schwelle begrenzt wird (Fig. 4).
Vorrichtung zur Entlüftung von Kraftstofftanks bei Brennkraftmaschinen o. dgl. und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Gemischzusammensetzung durch eine Lambdaregelung mit Vorsteueradaption bestimmt wird, und bei dem die im Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe in einem Aktivkohle-Filterbehälter gesammelt und als Tankentlüftungsgemisch (TE-Gemisch) in Abhängigkeit zu ausgewählten, mindestens das Ausgangssignal einer Lambdasonde umfassenden Betriebsbedingungen, durch kontinuierliche Veränderung des Durchlaßöffnungsquerschnittes eines zwischen den Zwischenspeicher und die Brennkraftmaschine geschalteten, elektrisch gesteuerten Tankentlüftungsventils, gesteuert zur Brennkraftmaschine abgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- Mittel (23, 31, S3, 35) vorhanden sind um zur Kompensation des Einflusses des Tankentlüftungsgemisches auf die Zusammensetzung des Gesamtgemisches einen Adaptionsfaktor (ATE) als Funktion des gemittelten Lambda-Regelfaktors zu bilden,

- daß ferner Mittel (38) zur additiven oder multiplikativen Beeinflussung einer Grundeinspritzmenge durch den Adaptionsfaktor (ATE) sowie

- Mittel (36) zum Vergleich des Adaptionsfaktors (ATE) mit einem oder mehreren Werten

- und Mittel, die je nach Ergebnis des Vergleichs eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Durchlaßöffnungsquerschnittes des TE-Ventils vornehmen, vorhanden sind.